CN114781190B - 一种雷达探测能力仿真方法及装置 - Google Patents

一种雷达探测能力仿真方法及装置 Download PDF

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CN114781190B CN202210677523.4A CN202210677523A CN114781190B CN 114781190 B CN114781190 B CN 114781190B CN 202210677523 A CN202210677523 A CN 202210677523A CN 114781190 B CN114781190 B CN 114781190B
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Abstract

本申请提供了一种雷达探测能力仿真方法及装置，涉及雷达探测技术领域，具体为：对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点；将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率，得到所述目标的雷达信干噪比；若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度，则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标；对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制，得到预设高度层的雷达威力覆盖图。本申请在雷达探测中加入了目标总雷达截面积和多径效应计算，提高了仿真的真实性。

Description

一种雷达探测能力仿真方法及装置
技术领域
本申请涉及雷达探测技术领域，尤其是涉及一种雷达探测能力仿真方法及装置。
背景技术
雷达的仿真是武器系统作战效能仿真中重要的一部分，如仿真计算导弹的作战效能时，防御方雷达对导弹的探测性能将直接影响到其软杀伤和硬杀伤手段能否实施及可实施的范围，从而对攻防双方的作战效果产生很大的影响。
目前的雷达探测能力仿真方法，大多存在仿真因素不全面，无法实现仿真的真实性。此外，雷达功能仿真中，较少考虑多径效应和目标截面积的影响，而这些因素会对雷达探测性能产生比较大的影响。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种雷达探测能力仿真方法及装置，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种雷达探测能力仿真方法，包括：
对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点；将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；
基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；
根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；
将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率，得到所述目标的雷达信干噪比；若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度，则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标；
对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制，得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
进一步，将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；包括：
步骤S1：计算雷达和一个网格点的通视距离
Figure P_220616101249440_440170001
：
Figure P_220616101249455_455800001
其中，
Figure P_220616101249487_487061001
为等效地球半径，
Figure P_220616101249518_518313002
为雷达天线高度；
Figure P_220616101249533_533920003
为网格点高度；
步骤S2：判断通视距离
Figure P_220616101249567_567612001
是否小于雷达的最大探测距离，若为是，进入步骤S3，否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标；
步骤S3：将雷达和网格点之间的水平距离等间隔分段，对每个分段的端点计算遮蔽角
Figure P_220616101249583_583242001
：
Figure P_220616101249614_614496001
其中，
Figure P_220616101249645_645754001
为端点的障碍物海拔高度，
Figure P_220616101249661_661384002
为雷达天线到障碍物顶端斜距；
步骤S4：判断雷达与目标间的仰角是否大于每个遮蔽角
Figure P_220616101249692_692632001
，若为是，则确定雷达能够探测该网格点处的目标，否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标。
进一步，每个目标的总雷达截面积的计算步骤包括：
基于雷达和目标间的侧滚角
Figure P_220616101249708_708246001
和仰角
Figure P_220616101249739_739501002
，将目标分解为若干个规则的几何体，所述几何体包括：椭球体、圆柱体和三角形；
计算椭球体的总雷达截面积
Figure P_220616101249757_757522001
：
Figure P_220616101249788_788830001
其中，
Figure P_220616101249820_820537001
，
Figure P_220616101249836_836194002
和
Figure P_220616101249867_867425003
分别表示椭球体三个方向半径；
计算圆柱体的总雷达截面积
Figure P_220616101249898_898664001
：
Figure P_220616101249914_914328001
其中，
Figure P_220616101249947_947458001
为圆柱体高，
Figure P_220616101249979_979240002
为圆柱体半径，
Figure P_220616101249994_994867003
为雷达波长；
计算三角形的总雷达截面积
Figure P_220616101250010_010488001
：
Figure P_220616101250041_041740001
其中，
Figure P_220616101250072_072533001
为中间参数：
Figure P_220616101250088_088603001
中间参数
Figure P_220616101250119_119911001
为：
Figure P_220616101250152_152613001
其中，参数
Figure P_220616101250184_184328001
，
参数
Figure P_220616101250199_199927001
；
Figure P_220616101250231_231183002
为三角形的面积；
则目标的总雷达截面积
Figure P_220616101250278_278096001
为：
Figure P_220616101250293_293686001
其中，
Figure P_220616101250324_324941001
表示第
Figure P_220616101250358_358637002
个几何体的雷达截面积，
Figure P_220616101250374_374263003
为第
Figure P_220616101250405_405510004
个几何体到雷达天线的距离，
Figure P_220616101250421_421128005
为虚数单位。
进一步，所述方向图传播因子的计算步骤包括:
计算雷达与地面反射点之间距离
Figure P_220616101250452_452388001
和目标与地面反射点之间距离
Figure P_220616101250483_483636002
：
Figure P_220616101250499_499253001
Figure P_220616101250530_530510001
式中，
Figure P_220616101250563_563707002
为目标海拔高度，角度
Figure P_220616101250594_594966003
，角度
Figure P_220616101250610_610584001
；
计算直接传播路径和间接传播路径的距离差
Figure P_220616101250641_641828001
：
Figure P_220616101250673_673100001
Figure P_220616101250704_704432001
其中，
Figure P_220616101250735_735573001
为雷达与地面反射点的连线和水平面切线夹角，
Figure P_220616101250753_753131002
为雷达和目标的直线距离；
计算直接传播路径和间接传播路径的相位差
Figure P_220616101250784_784931001
：
Figure P_220616101250800_800502001
计算方向图传播因子
Figure P_220616101250831_831869001
：
Figure P_220616101250863_863039001
式中，相位
Figure P_220616101250894_894286001
；
Figure P_220616101250909_909908002
是描述地表粗糙度引起的间接路径的相位偏移，
Figure P_220616101250942_942582003
是小于1的常量。
进一步，基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；包括：
目标回波功率
Figure P_220616101250958_958726001
为：
Figure P_220616101250989_989988001
其中，
Figure P_220616101251005_005614001
和
Figure P_220616101251036_036851002
分别为雷达发射功率和天线增益。
进一步，计算雷达接收机噪声功率；包括：
计算雷达接收机噪声平均
Figure P_220616101251052_052484001
：
Figure P_220616101251083_083736001
其中，
Figure P_220616101251114_114981001
为波尔茨曼常数，
Figure P_220616101251130_130605002
为基准温度，
Figure P_220616101251165_165752003
为雷达工作瞬时带宽，
Figure P_220616101251196_196998004
为噪声系数；
则雷达接收机瞬时噪声功率
Figure P_220616101251243_243900001
为：
Figure P_220616101251290_290770001
其中，
Figure P_220616101251306_306379001
和
Figure P_220616101251337_337632002
均为服从标准正态分布的随机数。
进一步，根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；包括：
计算雷达和目标间的方位角与雷达和干扰机间的方位角的差
Figure P_220616101251357_357611001
；
计算雷达和目标间的仰角与雷达和干扰机间的仰角的差
Figure P_220616101251389_389425001
；
将方位角差
Figure P_220616101251420_420647001
和仰角差
Figure P_220616101251436_436279002
代入雷达三维天线方向图，得到雷达天线在干扰方向的增益值
Figure P_220616101251467_467553003
，其中，
Figure P_220616101251500_500203004
;
计算干扰机对雷达接收机的干扰功率
Figure P_220616101251516_516373001
：
Figure P_220616101251549_549035001
其中：
Figure P_220616101251580_580806001
为干扰机输出功率；
Figure P_220616101251612_612048002
为干扰机天线增益；
Figure P_220616101251643_643327003
为干扰机与雷达之间的直线距离；
Figure P_220616101251658_658911004
为干扰机辐射的干扰信号带宽；
Figure P_220616101251705_705798005
为干扰信号在距离
Figure P_220616101251737_737056006
上的单程大气传输损耗；
Figure P_220616101251755_755092007
为干扰机发射损耗；
Figure P_220616101251802_802487008
为雷达信号带宽；
将所有干扰机的干扰功率的和作为总干扰功率。
进一步，将方位角差
Figure P_220616101251833_833732001
和仰角差
Figure P_220616101251864_864990002
代入雷达三维天线方向图，得到雷达天线在干扰方向的增益值
Figure P_220616101251896_896224003
；包括：
主瓣内的方位方向图函数
Figure P_220616101251927_927487001
为：
Figure P_220616101251964_964075001
其中，参数
Figure P_220616101251995_995341001
，
Figure P_220616101252026_026590002
为单程半功率波束宽度；
主瓣外的方位方向图函数
Figure P_220616101252057_057843001
为：
Figure P_220616101252073_073490001
其中，参数
Figure P_220616101252120_120360002
；
俯仰方向图函数
Figure P_220616101252231_231183001
如下：
Figure P_220616101252262_262427001
其中，
Figure P_220616101252293_293686001
为低仰角的单程半功率波束宽度，
Figure P_220616101252324_324926002
为最大点的仰角；
则有：
Figure P_220616101252342_342481001
。
第二方面，本申请实施例提供了一种雷达探测能力仿真装置，包括：
目标确定单元，用于对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点；将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；
第一计算单元，用于基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；
第二计算单元，用于根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；
第三计算单元，用于将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率，得到所述目标的雷达信干噪比；若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度，则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标；
雷达威力覆盖图绘制单元，用于对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制，得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例的雷达探测能力仿真方法。
本申请在雷达探测中加入了目标总雷达截面积和多径效应计算，提高了仿真的真实性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的雷达探测能力仿真方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的雷达探测能力仿真装置的功能结构图；
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
现有的雷达功能仿真侧重于干扰情况下雷达探测能力的建模，最多加入地形的影响，而对目标的雷达截面积RCS计算、多径效应等因素考虑较少，但这些因素对实际雷达探测能力也会有比较大的影响。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种雷达探测能力仿真方法，该方法除了对已有雷达功能仿真完善以外，加入了目标RCS计算和多径效应计算，使仿真更贴近真实。
本申请设定的仿真应用场景为：地面部署一部对空警戒雷达，雷达的性能参数可配置，如位置、技术参数等。而在空中部署了多部干扰机，对不同雷达实施远距离支援干扰，干扰机参数也可配置。目标的尺寸大小和位置均可设置。通过计算，可以得出雷达在有干扰的情况下，能否探测到目标，同时计算出回波信干噪比，最终绘出不同雷达在不同高度层的威力覆盖图，此外，可用不同颜色来区分信干噪比大小。
在介绍了本申请实施例的应用场景和设计思想之后，下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。
如图1所示，本申请实施例提供了一种雷达探测能力仿真方法，包括：
步骤101：对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点，将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；
其中，预设高度层的平面垂直于雷达所在的地平面，与雷达的距离为预设的高度H。为了研究雷达在预设高度层平面的探测能力，首先要选取多个平面上的点作为目标，首先对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点，但是并不是每个网格点所在的目标都能被雷达探测到，因此对于每个网格点计算视线通视和电磁通视分布情况；地球曲率对电磁波的传播有遮蔽作用，导致在低仰角情况下，雷达对目标的探测受视距影响。当雷达和目标之间是通视的，还需要考虑地形地物对雷达探测范围的影响，其对目标的遮挡通常用遮蔽角来衡量。遮蔽角度定义为雷达天线和障碍物顶端的连线和水平线之间的夹角，它是某一方位上雷达的最小仰角。
具体的，将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；包括：
步骤S1：计算雷达和一个网格点的通视距离
Figure P_220616101252374_374266001
：
Figure P_220616101252405_405505001
其中，
Figure P_220616101252436_436781001
为等效地球半径，
Figure P_220616101252452_452384002
为雷达天线高度；
Figure P_220616101252483_483628003
为网格点高度；
步骤S2：判断通视距离
Figure P_220616101252499_499257001
是否小于雷达的最大探测距离，若为是，进入步骤S3（地形地物判断），否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标（雷达和目标不通视）；
步骤S3：将雷达和网格点之间的水平距离等间隔分段，对每个分段的端点计算遮蔽角
Figure P_220616101252530_530535001
：
Figure P_220616101252550_550004001
其中，
Figure P_220616101252581_581804001
为端点的障碍物海拔高度，
Figure P_220616101252597_597404002
为雷达天线到障碍物顶端斜距；
步骤S4：判断雷达与目标间的仰角是否大于每个遮蔽角
Figure P_220616101252628_628657001
，若为是，则确定雷达能够探测该网格点处的目标，否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标。
通过获取网格点的位置，得到目标的位置，由此计算雷达和目标的距离，方位角和仰角等参数。
步骤102：基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；
雷达目标有多种类型，如飞机、导弹等。这些复杂目标的雷达截面积（RCS）计算，是视角（仰角）和工作波长的复杂函数。尺寸大的复杂反射体常常可以近似分解成许多独立的散射体，假设每一个独立散射体的尺寸仍处于光学区，各部分没有相互作用，在这样的条件下总的RCS就是各部分的矢量和。基于得到的雷达和目标之间的方位和俯仰角，将指定目标分解为几个较为规则的几何形状，获取到目标几何尺寸和角度后，分别计算各个几何体的RCS，最后合成得到目标总RCS。
具体的，每个目标的总雷达截面积的计算步骤包括：
基于雷达和目标间的侧滚角
Figure P_220616101252659_659894001
和仰角
Figure P_220616101252675_675528002
，将目标分解为若干个规则的几何体，所述几何体包括：椭球体、圆柱体和三角形；
计算椭球体的总雷达截面积
Figure P_220616101252706_706784001
：
Figure P_220616101252738_738039001
其中，
Figure P_220616101252755_755091001
，
Figure P_220616101252786_786840002
和
Figure P_220616101252802_802484003
分别表示椭球体三个方向半径；
计算圆柱体的总雷达截面积
Figure P_220616101252833_833737001
：
Figure P_220616101252864_864988001
其中，
Figure P_220616101252896_896238001
为圆柱体高，
Figure P_220616101252927_927484002
为圆柱体半径，
Figure P_220616101252945_945020003
为雷达波长；
计算三角形的总雷达截面积
Figure P_220616101252976_976794001
：
Figure P_220616101252992_992414001
其中，
Figure P_220616101253023_023671001
为中间参数：
Figure P_220616101253054_054957001
中间参数
Figure P_220616101253086_086169001
为：
Figure P_220616101253117_117416001
其中，参数
Figure P_220616101253149_149087001
，
参数
Figure P_220616101253179_179916001
；
Figure P_220616101253211_211191002
为三角形的面积；
则目标的总雷达截面积
Figure P_220616101253258_258060001
为：
Figure P_220616101253289_289310001
其中，
Figure P_220616101253320_320552001
表示第
Figure P_220616101253336_336163002
个几何体的雷达截面积，
Figure P_220616101253369_369359003
为第
Figure P_220616101253384_384986004
个几何体到雷达天线的距离，
Figure P_220616101253416_416239005
为虚数单位。
方向图传播因子是描述电磁波传播的一个术语。在地表附近，多路径主要决定着传播因子的形成。这里主要考虑“直接”和“间接”两条传播路径。
在本实施例中，所述方向图传播因子的计算步骤包括:
计算雷达与地面反射点之间距离
Figure P_220616101253447_447508001
和目标与地面反射点之间距离
Figure P_220616101253463_463136002
：
Figure P_220616101253494_494378001
Figure P_220616101253525_525632001
式中，
Figure P_220616101253558_558825001
为目标海拔高度，角度
Figure P_220616101253574_574446002
，角度
Figure P_220616101253605_605718001
；
计算直接传播路径和间接传播路径的距离差
Figure P_220616101253636_636963001
：
Figure P_220616101253652_652559001
Figure P_220616101253699_699473001
其中，
Figure P_220616101253715_715071001
为雷达与地面反射点的连线和水平面切线夹角，
Figure P_220616101253748_748723002
为雷达和目标的直线距离；
计算直接传播路径和间接传播路径的相位差
Figure P_220616101253764_764861001
：
Figure P_220616101253796_796151001
计算方向图传播因子
Figure P_220616101253827_827386001
：
Figure P_220616101253843_843020001
式中，相位
Figure P_220616101253889_889899001
；
Figure P_220616101253905_905495002
是描述地表粗糙度引起的间接路径的相位偏移，
Figure P_220616101253936_936766003
是小于1的常量。若假设路径反射没有损耗，则
Figure P_220616101253953_953970004
为180°，
Figure P_220616101253985_985586005
近似为1。
分析传播因子计算公式，能得出如下结论，在有些仰角，传播因子使雷达接收功率变大，而在另外一些角度，传播因子使雷达接收功率变小。
基于计算出的总雷达截面积
Figure P_220616101254016_016848001
和方向图传播因子
Figure P_220616101254032_032449002
，计算目标回波功率
Figure P_220616101254063_063716003
：
Figure P_220616101254094_094957001
其中，
Figure P_220616101254110_110578001
和
Figure P_220616101254143_143267002
分别为雷达发射功率和天线增益。
步骤103：根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；
为了更好地反映实际雷达天线的实际工作特性，方位上采用高斯型波束天线方向图，俯仰上采用余割方向图，合成以后的三维方向图没有方位和俯仰方向图简单相乘，这样简单相乘不能反映实际天线工作情况。仿真中，在0°相乘基础上，可以方位上旋转360°，在每一度分别相乘，最后合成得到总方向图。
本申请中，雷达的干扰来自一个或多个干扰机，这种干扰为有意干扰，对于一个干扰机，其对雷达的干扰功率的计算步骤包括：
计算雷达和目标间的方位角与雷达和干扰机间的方位角的差
Figure P_220616101254159_159412001
；
计算雷达和目标间的仰角与雷达和干扰机间的仰角的差
Figure P_220616101254190_190661001
；
将方位角差
Figure P_220616101254221_221923001
和仰角差
Figure P_220616101254237_237526002
代入雷达三维天线方向图，得到雷达天线在干扰方向的增益值
Figure P_220616101254268_268775003
，其中，
Figure P_220616101254284_284417004
;
计算干扰机对雷达接收机的干扰功率
Figure P_220616101254315_315664001
：
Figure P_220616101254348_348346001
其中：
Figure P_220616101254380_380131001
为干扰机输出功率；
Figure P_220616101254411_411353002
为干扰机天线增益；
Figure P_220616101254442_442623003
为干扰机与雷达之间的直线距离；
Figure P_220616101254458_458255004
为干扰机辐射的干扰信号带宽；
Figure P_220616101254489_489502005
为干扰信号在距离
Figure P_220616101254505_505148006
上的单程大气传输损耗；
Figure P_220616101254536_536371007
为干扰机发射损耗；
Figure P_220616101254553_553443008
为雷达信号带宽；干扰功率主要从雷达天线副瓣进入，雷达探测距离会相应变小，而当雷达主瓣方向对准干扰机主瓣方向时，雷达探测距离会急剧减小，会形成明显缺口。
最后将所有干扰机的干扰功率的和作为总干扰功率。
其中，将方位角差
Figure P_220616101254585_585209001
和仰角差
Figure P_220616101254616_616463002
代入雷达三维天线方向图，得到雷达天线在干扰方向的增益值
Figure P_220616101254632_632097003
；包括：
主瓣内的方位方向图函数
Figure P_220616101254663_663338001
为：
Figure P_220616101254694_694587001
其中，参数
Figure P_220616101254725_725835001
，
Figure P_220616101254763_763416002
为单程半功率波束宽度；
主瓣外的方位方向图函数
Figure P_220616101254810_810302001
为：
Figure P_220616101254841_841559001
其中，参数
Figure P_220616101254888_888418001
；
俯仰方向图函数
Figure P_220616101254904_904086001
如下：
Figure P_220616101254935_935390001
其中，
Figure P_220616101254969_969956001
为低仰角的单程半功率波束宽度，
Figure P_220616101255001_001252002
为最大点的仰角；
则有：
Figure P_220616101255016_016840001
。
步骤104：将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率，得到所述目标的雷达信干噪比；若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度，则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标；
其中，雷达接收机噪声包括接收机产生的噪声和大气噪声参数，雷达接收机噪声平均
Figure P_220616101255048_048092001
为：
Figure P_220616101255079_079336001
其中，
Figure P_220616101255110_110615001
为波尔茨曼常数，
Figure P_220616101255126_126200002
为基准温度，
Figure P_220616101255160_160892003
为雷达工作瞬时带宽，
Figure P_220616101255176_176503004
为噪声系数；
则雷达接收机瞬时噪声功率
Figure P_220616101255207_207745001
为：
Figure P_220616101255238_238994001
其中，
Figure P_220616101255254_254631001
和
Figure P_220616101255285_285862002
均为服从标准正态分布的随机数。
将目标回波功率，雷达接收机噪声和总干扰功率均取dB值后，计算目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率后的值，作为所述目标的雷达信干噪比（单位为dB）。
步骤105：对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制，得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
其中，绘制时可将雷达信干噪比的值划分成不同的范围，不同范围的值采用不同的颜色。
此外，通过改变高度层参数，能够得到雷达在不同高度层的威力覆盖图。
基于上述实施例，本申请实施例提供了一种雷达探测能力仿真装置，参阅图2所示，本申请实施例提供的雷达探测能力仿真装置200至少包括：
目标确定单元201，用于对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点；将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；
第一计算单元202，用于基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；
第二计算单元203，用于根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；
第三计算单元204，用于将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率，得到所述目标的雷达信干噪比；若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度，则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标；
雷达威力覆盖图绘制单元205，用于对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制，得到预设高度层的雷达威力覆盖图。
需要说明的是，本申请实施例提供的雷达探测能力仿真装置200解决技术问题的原理与本申请实施例提供的雷达探测能力仿真方法相似，因此，本申请实施例提供的雷达探测能力仿真装置200的实施可以参见本申请实施例提供的雷达探测能力仿真方法的实施，重复之处不再赘述。
如图3所示，本申请实施例提供的电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的雷达探测能力仿真方法。
本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件（包括处理器301和存储器302）的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器（RandomAccess Memory，RAM）3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器（ReadOnly Memory，ROM）3023。
存储器302还可以包括具有一组（至少一个）程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备303（例如键盘、遥控器等）通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信（例如手机、电脑等），和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等）通信。这种通信可以通过输入/输出（Input /Output，I/O）接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络（例如局域网（Local AreaNetwork，LAN），广域网（Wide Area Network，WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图3所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图3中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列（Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID）子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
需要说明的是，图3所示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的雷达探测能力仿真方法。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种雷达探测能力仿真方法，其特征在于，包括：
对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点；将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；
基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；
根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；
将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率，得到所述目标的雷达信干噪比；若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度，则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标；
对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制，得到预设高度层的雷达威力覆盖图；
将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；包括：
步骤S1：计算雷达和一个网格点的通视距离
Figure 173372DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 403496DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 260593DEST_PATH_IMAGE003
为等效地球半径，
Figure 892563DEST_PATH_IMAGE004
为雷达天线高度；
Figure 544124DEST_PATH_IMAGE005
为网格点高度；
步骤S2：判断通视距离
Figure 589441DEST_PATH_IMAGE006
是否小于雷达的最大探测距离，若为是，进入步骤S3，否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标；
步骤S3：将雷达和网格点之间的水平距离等间隔分段，对每个分段的端点计算遮蔽角
Figure 922333DEST_PATH_IMAGE007
：
Figure 471126DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 496851DEST_PATH_IMAGE009
为端点的障碍物海拔高度，
Figure 763884DEST_PATH_IMAGE010
为雷达天线到障碍物顶端斜距；
步骤S4：判断雷达与目标间的仰角是否大于每个遮蔽角
Figure 962784DEST_PATH_IMAGE011
，若为是，则确定雷达能够探测该网格点处的目标，否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标。
2.根据权利要求1所述的雷达探测能力仿真方法，其特征在于，每个目标的总雷达截面积的计算步骤包括：
基于雷达和目标间的侧滚角
Figure 303767DEST_PATH_IMAGE012
和仰角
Figure 562710DEST_PATH_IMAGE013
，将目标分解为若干个规则的几何体，所述几何体包括：椭球体、圆柱体和三角形；
计算椭球体的总雷达截面积
Figure 317039DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 991734DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 515119DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 944964DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 858693DEST_PATH_IMAGE018
分别表示椭球体三个方向半径；
计算圆柱体的总雷达截面积
Figure 399396DEST_PATH_IMAGE019
：
Figure 980550DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 315716DEST_PATH_IMAGE021
为圆柱体高，
Figure 44638DEST_PATH_IMAGE022
为圆柱体半径，
Figure 61136DEST_PATH_IMAGE023
为雷达波长；
计算三角形的总雷达截面积
Figure 559113DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 65181DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 219081DEST_PATH_IMAGE026
为中间参数：
Figure 101587DEST_PATH_IMAGE027
中间参数
Figure 454071DEST_PATH_IMAGE028
为：
Figure 334302DEST_PATH_IMAGE029
其中，参数
Figure 772237DEST_PATH_IMAGE030
，
参数
Figure 192854DEST_PATH_IMAGE031
；
Figure 603106DEST_PATH_IMAGE032
为三角形的面积；
则目标的总雷达截面积
Figure 313891DEST_PATH_IMAGE035
为：
Figure 538198DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure 865275DEST_PATH_IMAGE037
表示第
Figure 87309DEST_PATH_IMAGE038
个几何体的雷达截面积，
Figure 499835DEST_PATH_IMAGE039
为第
Figure 262255DEST_PATH_IMAGE038
个几何体到雷达天线的距离，
Figure 381521DEST_PATH_IMAGE040
为虚数单位。
3.根据权利要求2所述的雷达探测能力仿真方法，其特征在于，所述方向图传播因子的计算步骤包括:
计算雷达与地面反射点之间距离
Figure 836773DEST_PATH_IMAGE041
和目标与地面反射点之间距离
Figure 736596DEST_PATH_IMAGE042
：
Figure 234530DEST_PATH_IMAGE043
Figure 270619DEST_PATH_IMAGE044
式中，
Figure 834456DEST_PATH_IMAGE045
为目标海拔高度，角度
Figure 221575DEST_PATH_IMAGE046
，角度
Figure 325797DEST_PATH_IMAGE047
；
计算直接传播路径和间接传播路径的距离差
Figure 419655DEST_PATH_IMAGE048
：
Figure 216709DEST_PATH_IMAGE049
Figure 825545DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure 936721DEST_PATH_IMAGE051
为雷达与地面反射点的连线和水平面切线夹角，
Figure 947402DEST_PATH_IMAGE052
为雷达和目标的直线距离；
计算直接传播路径和间接传播路径的相位差
Figure 853041DEST_PATH_IMAGE053
：
Figure 949173DEST_PATH_IMAGE054
计算方向图传播因子
Figure 395198DEST_PATH_IMAGE055
：
Figure 463648DEST_PATH_IMAGE056
式中，相位
Figure 602506DEST_PATH_IMAGE057
；
Figure 185934DEST_PATH_IMAGE058
是描述地表粗糙度引起的间接路径的相位偏移，
Figure 373333DEST_PATH_IMAGE059
是小于1的常量。
4.根据权利要求3所述的雷达探测能力仿真方法，其特征在于，基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；包括：
目标回波功率
Figure 358606DEST_PATH_IMAGE060
为：
Figure 606048DEST_PATH_IMAGE061
其中，
Figure 676772DEST_PATH_IMAGE062
和
Figure 730179DEST_PATH_IMAGE063
分别为雷达发射功率和天线增益。
5.根据权利要求4所述的雷达探测能力仿真方法，其特征在于，计算雷达接收机噪声功率；包括：
计算雷达接收机噪声平均值
Figure 507642DEST_PATH_IMAGE064
：
Figure 988302DEST_PATH_IMAGE065
其中，
Figure 280743DEST_PATH_IMAGE066
为波尔茨曼常数，
Figure 75523DEST_PATH_IMAGE067
为基准温度，
Figure 769810DEST_PATH_IMAGE068
为雷达工作瞬时带宽，
Figure 359054DEST_PATH_IMAGE069
为噪声系数；
则雷达接收机瞬时噪声功率
Figure 404371DEST_PATH_IMAGE070
为：
Figure 799580DEST_PATH_IMAGE071
其中，
Figure 286056DEST_PATH_IMAGE072
和
Figure 374098DEST_PATH_IMAGE073
均为服从标准正态分布的随机数。
6.根据权利要求5所述的雷达探测能力仿真方法，其特征在于，根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；包括：
计算雷达和目标间的方位角与雷达和干扰机间的方位角的差
Figure 641131DEST_PATH_IMAGE074
；
计算雷达和目标间的仰角与雷达和干扰机间的仰角的差
Figure 512135DEST_PATH_IMAGE075
；
将方位角差
Figure 181014DEST_PATH_IMAGE076
和仰角差
Figure 439957DEST_PATH_IMAGE075
代入雷达三维天线方向图，得到雷达天线在干扰方向的增益值
Figure 866390DEST_PATH_IMAGE077
，其中，
Figure 868981DEST_PATH_IMAGE078
;
计算干扰机对雷达接收机的干扰功率
Figure 330049DEST_PATH_IMAGE079
：
Figure 494315DEST_PATH_IMAGE080
其中：
Figure 735940DEST_PATH_IMAGE081
为干扰机输出功率；
Figure 214326DEST_PATH_IMAGE082
为干扰机天线增益；
Figure 592218DEST_PATH_IMAGE083
为干扰机与雷达之间的直线距离；
Figure 148224DEST_PATH_IMAGE084
为干扰机辐射的干扰信号带宽；
Figure 611567DEST_PATH_IMAGE085
为干扰信号在距离
Figure 955961DEST_PATH_IMAGE083
上的单程大气传输损耗；
Figure 391621DEST_PATH_IMAGE086
为干扰机发射损耗；
Figure 897689DEST_PATH_IMAGE087
为雷达信号带宽；
将所有干扰机的干扰功率的和作为总干扰功率。
7.根据权利要求6所述的雷达探测能力仿真方法，其特征在于，将方位角差
Figure 113906DEST_PATH_IMAGE088
和仰角差
Figure 934095DEST_PATH_IMAGE075
代入雷达三维天线方向图，得到雷达天线在干扰方向的增益值
Figure 286579DEST_PATH_IMAGE089
；包括：
主瓣内的方位方向图函数
Figure 963548DEST_PATH_IMAGE090
为：
Figure 339166DEST_PATH_IMAGE091
其中，参数
Figure 25362DEST_PATH_IMAGE092
，
Figure 170035DEST_PATH_IMAGE093
为单程半功率波束宽度；
主瓣外的方位方向图函数
Figure 283485DEST_PATH_IMAGE090
为：
Figure 208715DEST_PATH_IMAGE094
其中，参数
Figure 370707DEST_PATH_IMAGE095
；
俯仰方向图函数
Figure 697783DEST_PATH_IMAGE096
如下：
Figure 982134DEST_PATH_IMAGE097
其中，
Figure 66764DEST_PATH_IMAGE098
为低仰角的单程半功率波束宽度，
Figure 94763DEST_PATH_IMAGE099
为最大点的仰角；
则有：
Figure 214029DEST_PATH_IMAGE100
。
8.一种雷达探测能力仿真装置，其特征在于，包括：
目标确定单元，用于对预设高度层的平面进行网格化，获取多个网格点；将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；
第一计算单元，用于基于每个目标的总雷达截面积和方向图传播因子，计算目标回波功率；
第二计算单元，用于根据雷达天线三维方向图计算若干个干扰机对雷达的总干扰功率；
第三计算单元，用于将目标回波功率减去雷达接收机噪声和总干扰功率，得到所述目标的雷达信干噪比；若所述目标的雷达信干噪比大于雷达接收灵敏度，则确定雷达在干扰环境下能够探测到所述目标；
雷达威力覆盖图绘制单元，用于对预设高度层的所有目标的雷达信干噪比进行绘制，得到预设高度层的雷达威力覆盖图；
将雷达能够探测到的所有网格点作为目标；包括：
步骤S1：计算雷达和一个网格点的通视距离
Figure 669281DEST_PATH_IMAGE101
：
Figure 569104DEST_PATH_IMAGE102
其中，
Figure 72897DEST_PATH_IMAGE103
为等效地球半径，
Figure 108987DEST_PATH_IMAGE104
为雷达天线高度；
Figure 735140DEST_PATH_IMAGE105
为网格点高度；
步骤S2：判断通视距离
Figure 794363DEST_PATH_IMAGE106
是否小于雷达的最大探测距离，若为是，进入步骤S3，否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标；
步骤S3：将雷达和网格点之间的水平距离等间隔分段，对每个分段的端点计算遮蔽角
Figure 164164DEST_PATH_IMAGE107
：
Figure 258022DEST_PATH_IMAGE108
其中，
Figure 55077DEST_PATH_IMAGE109
为端点的障碍物海拔高度，
Figure 663913DEST_PATH_IMAGE110
为雷达天线到障碍物顶端斜距；
步骤S4：判断雷达与目标间的仰角是否大于每个遮蔽角
Figure 509509DEST_PATH_IMAGE111
，若为是，则确定雷达能够探测该网格点处的目标，否则，确定雷达不能够探测该网格点处的目标。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的雷达探测能力仿真方法。
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